热电厂锅炉—汽轮机的优化调度


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摘 要:热电厂的能源节约、效率提升的关键策略就是调度优化以及管理,这也是能够有效降低环境污染的一项举措。本文分析了热电厂锅炉—汽轮机的优化调度,并提出实用性优化策略。

关键词:热电厂;锅炉;汽轮机

0 前言

能源节约是国家可持续发展的重要举措,科学有效的使用有限能源也是未来低碳经济的发展趋向。随着社会经济水平的不断提升,人们对能源的需求不断加大,诸多电力生产企业面临着极大挑战。国内的热电厂大多均是使用煤燃料,其燃烧方式以及标准都有着极大的浪费现象。煤炭燃烧会产生诸多污染物质,这也是国内环境污染不可忽视的因素。因此,热电厂锅炉汽轮机的调度优化有着极大的现实意义,能够充分的提升热电厂节能效率并降低对环境的污染。

1 锅炉汽轮机调度优化

因为锅炉相关运行状态是极为复杂的,一般一台锅炉实际效率以及对应设计值之间会存在些许误差,但是锅炉的实际运作状态会直接影响其工作效率,因此锅炉设计单位以及其制造商所给出的工作效率往往是在设计工况条件之下相关额定蒸发量这个时刻的。而且锅炉优化调度模型可以说在锅炉处在不同负荷之下锅炉的工作效率以及蒸发量之间的关系,所以应该针对性的进行锅炉实验得到锅炉工作效率以及蒸发量之间关系所对应的变工况特征。

比如,燃油锅炉,其对应燃油量是很容易测量的,通常是使用正平衡方式来有效测量及计算锅炉的实际工作效率,并获得锅炉蒸发量以及效率之间的关系曲线,来作为其优化调度计算数学模型。关于其燃煤锅炉是因为耗煤量极难测量,大多是测量锅炉各类损失的大小,并运用反平衡方式来有效计算及得到锅炉工作效率变工况特性。如图1,某燃油锅炉效率特性曲线图简示图。

应该说相关电功率以及抽气量是已经知道的对应条件,那么汽轮机耗气量是能够经过变工况相关特性曲线来有效确定,至此得到已经优化的调度数学模型。并且,为了要充分提升数学模型精确度,也可以使用多元线性回归原理来处理,运用汽轮机运作数据来实行回归建模,并有效的求出其特性曲线以及方程。经过分区域线性化方式能够充分降低优化调度对应计算工作量以及难度,并依据功率以及抽气量将其特性曲线合理分为若干区域,再将其分别实行线性化处理,那么汽轮机特性曲线非线性问题也就充分解决了。

2 优化算法选择

有效确定了热电厂热负荷相关需求及要求之后,要达到其所需的总进气量最低,是可以经过优化计算来有效确定汽轮机的热电负荷分配方式,锅炉负荷的合理分配能够根据其相关工作效率进行确定,并求出最小总燃料消耗量,以便于达到热电厂的最大化经济效益。

锅炉的约束条件主要是每一台锅炉最大的产气量以及其最小产气量间的制约,汽轮机主要是最大进气量以及最大抽气量,还有最小排气量与最大电功率的制约,并且也具有其他的约束,将其进行充分整理归纳就得到了热电厂优化调度模型。

在进行优化调度时对应装置具有投运或者是停运的问题,这就是整数规划。在将其非线性汽轮机工况图进行分区域线性化是因其已经构成了混合型整数线性规划,使用分支界限的反向跟踪方式求出解。实际上锅炉工作效率曲线非线性程度极大,关于构成对应非线性规划可以使用转动坐标轴,直接搜索其可行方向方式进行求解。

3 案例分析

该热电厂是六台锅炉以及七台汽轮机,锅炉产生一样的蒸汽参数,在合理的融进新汽母管导进汽轮机。汽轮机务必要充分适应于中低压蒸汽供应,以及其他的小电网和外电网电负荷所提出的要求。要确保此热电厂能够在最低能耗条件之下充分适应供电及供汽的需求,这时就应该在各个锅炉以及汽轮机间达到负荷有效分配合理优化,所以应该合理构建锅炉及汽轮机变工况的相关性能模型。此热电厂的锅炉是燃油炉,因此是能够使用正平衡方式充分结合运作数据来求出锅炉效率特性曲线的。

3.1 锅炉优化调度

在计算中因为热电厂锅炉是不能随时停运的,所以优化计算中把效率最低锅炉停运之后又重新分配负荷的相关步骤是可以忽略掉的。此外,具体化实际计算中若是可以停炉,就能够获得较好的优化节能效果。

3.2 汽轮机优化调度

汽轮机负荷分配会受到很多因素影响,不止是要充分考虑其电功率以及抽气量,并且,其各个机组间有效协调更是会影响其分配结果,所以汽轮机优化计算是极为复杂的,不能简单化的以人为经验来达到各个机组热电负荷最优化分配。

通过优化调度计算以及详细分析能够得到汽轮机负荷分配别的结论,也就是平均合理分配相同汽轮机组不是最优化的负荷调度方案。合理分配负荷气耗最小是经过汽轮机变工况时刻对应特性非线性来确定的。要是汽轮机的相关变工况特性呈现出完全线性化,那就说明总蒸汽负荷以及电负荷一定时的分配两机负荷需要的总气量是相同的。可以说汽轮机变工况特性是呈现非线性的,若是使用分区域的线性化建模且两机组运作于不同线性化区域内时,则就会出现优化分配负荷相关问题。

4 结语

总而言之,在分区域构建汽轮机数学模型时要严格依据汽轮机的相关变工况特性非线性曲线间对应非线性程度来科学的分区域线性化,并且尽可能的多分区域,这直接关系着优化计算的精确度,以便于充分提升优化调度及管理水平与经济效益。

参考文献:

[1]陈威,陆继东,黄洪波,沈凯.一种改进的小型热电厂汽轮机监控系统[J].华中科技大学学报(自然科学版),2013(06).

[2]霍乐.热电厂汽轮机异常振动故障分析[J].城市建设理论研究(电子版),2014(22).